重視“控制變量法”在初中物理教學中的應用

王喜波

“控制變量法”在初中物理教學中有著廣泛的應用，是探索問題、分析和解決問題的主要方法。所謂控制變量法是當研究多個因素之間的關系時，往往先控制其他幾個因素不變，集中研究其中一個因素的變化對另一個因素的變化所產生的影響，然后找出它們之間的關系，得出結論的研究方法。

八年級學生剛學習“控制變量法”相關問題時，學生不理解“變量”也不知道如何控制“變量”。我舉了通俗的例子說明：人的健康狀況受哪些因素的影響？經過學生討論，認為受“先天因素、飲食情況、是否鍛煉”三個因素的影響。于是我提出問題：人的健康狀況與是否鍛煉有什么關系？同學們馬上給出答案，鍛煉的人要好于不鍛煉的人。我接著追問：如果一個先天體質差但飲食習慣好且參與鍛煉的人和一個先天體質好但飲食習慣不好且不參與鍛煉的人哪個更健康呢？一時同學們沒了答案。接著我又給出第三個問題：在什么條件下，你們的答案才是正確的呢？經過大家討論認為，在先天因素和飲食習慣都相同的條件下。這里的條件就是控制變量，我們所采用的研究問題的方法就是控制變量法。

一、控制變量法對理解和分析物理公式起著很重要的作用，多出現在選擇題中

例如：對公式v=s/t的理解，不能盲目地說速度v與路程s成正比，與時間t成反比。而應該說：當時間t一定，速度v與路程s成正比；當路程s一定，速度v與時間t成反比；當v一定，s與t成正比。對其他物理公式的分析采取同樣方法。對公式P=UI的理解，絕不能簡單地說電壓U越高或電流越大，電功率P就越大。正確的理解是：當電流I一定，電功率P與電壓U成正比；當電壓U一定，電功率P與電流I成正比；當P一定，U與I成反比。上述歸納為：只要是三個物理量組成的公式，在分析它們的關系時，一定要控制其中一個量不變，然后討論另外兩個量的關系。如果是四個物理量組成的公式呢？則應控制其中兩個量不變，然后討論另外兩個量的關系。例：W=UIt的分析：當I和t一定，W與U成正比；當U和t一定，W與I成正比；當W和t一定，U與I成反比；當W和I一定U與t成反比。不管公式中出現多少個物理量，在分析兩個量的關系時，則需把其他所有量都控制不變（常數除外）。這樣就掌握了正確的分析物理公式的方法。

二、在簡答題中解釋物理現象時常用到控制變量法

例：為什么坐在沙發上比坐在木凳上舒服些？我們知道影響壓強大小因素有壓力和受力面積，這里是同一人控制的是壓力一定，坐沙發比坐木凳人體的受力面積大，根據P=F/S，所以人體受到的壓強小，感覺舒服些。為什么人走在冰面上比走在地面上容易滑倒？影響滑動摩擦力的因素是壓力和接觸面的粗糙程度。這里是控制壓力不變，改變了接觸面的粗糙程度，冰面的粗糙程度比地面小，人受到冰面的滑動摩擦力小，因此容易滑倒。如果在解答此類問題時，沒有控制變量會導致邏輯不嚴謹而失分。

三、控制變量法在探究實驗中更為重要

如果在設計實驗和進行試驗時沒有控制變量，整個試驗就是失敗的，得出的結論也毫無意義。例如：在探究“影響動能大小的因素”的時，首先在設計實驗時需要選同一斜面且保證斜面的傾斜程度一定。然后再分別研究與質量和速度的關系。（1）動能與質量的關系。選兩個質量不等（改變質量）的鋼球使它們處于斜面上同一高度（控制到達平面時速度相等）自由釋放，觀察兩次平面上的木塊被推動距離的遠近。歸納結論：物體的運動速度相同，質量越大，動能越大。（2）動能與速度的關系。選兩個質量相同或同一鋼球（控制質量相等）使其處于斜面上不同高度（改變到達平面時的速度）自由釋放，再觀察兩次平面上的木塊被推動距離的遠近。分析歸納：物體的質量相同，運動速度越大，動能越大。探究“電流與電壓的關系”時，需要控制定值電阻R一定，通過滑動變阻器改變R兩端電壓，然后用電流表測出每次對應的電流值I。最后得出：當電阻一定，通過導體的電流與導體兩端的電壓成正比的結論。而“探究電流與電阻的關系”時則要改變定值電阻R的阻值，通過滑動變阻器控制定值電阻R兩端電壓一定，用電流表測出每次對應的電流值I。從而得到：當電壓一定，通過導體的電流與導體的電阻成反比的結論。除了上述實驗，還有多個采用控制變量法的探究實驗：“同種物質的質量與體積的關系”“影響浮力大小的因素”“比較不同物質的吸熱能力”“電熱與什么因素有關”“影響電磁鐵磁性強弱的因素”等。

控制變量法不僅應用在上述題型中，在這里不一一列舉，它是學生學習物理必須掌握的方法。總之，該方法可以說是貫穿初中物理教學的始終，是初中物理教學中最為常用、最為重要的一種方法。

參考文獻：

[1]田苗.論初中物理教學中的主要解題策略[J].中小學教學研究，2013（12）.

[2]張倫.控制變量法在初中物理教學中的應用[J].宿州教育學院學報，2008（6）.